不同晚稻品种抗旱性相关指标研究

钟 娟，傅志强

（湖南农业大学农学院，长沙　410128）

不同晚稻品种抗旱性相关指标研究

钟 娟，傅志强*

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

为给双季晚稻节水栽培技术体系提供基础依据，在遮雨棚条件下进行晚稻盆栽试验，选取8个晚稻品种进行不同时期水分胁迫处理，比较品种间的叶绿素含量、干物质积累、株高以及叶片脯氨酸含量差异。结果表明，不同水稻品种在不同时期受水分胁迫时，其叶绿素含量、干物质积累、株高存在显著性差异，品种间叶片脯氨酸积累则没有显著性差异。抗旱性相对较强的品种是湘丰优9号，湘丰优103、丰源优272、岳优9113和T优207次之，岳优6135和深优9586是抗旱力相对一般的品种，抗旱能力较差的品种是丰源优299。因此，在易受旱双季稻地区选用抗旱能力强的品种湘丰优9较适宜。

水稻；水分胁迫；生长发育；抗旱性

湖南省地处亚热带湿润季风气候区，常发生季节性干旱，制约双季稻生产，影响水稻高产稳产［1］。水稻抗旱性是水稻通过形态、生理物质含量的变化，以不同方式适应干旱环境，在干旱条件下存活而很少或不受伤害的特性，是多种因素综合作用的结果。不同品种，同一品种不同生育期抗旱适应性也不完全相同。选用抗旱性强的水稻品种能够提高大田水分利用率，在发生季节性干旱时降低水稻减产的风险［2～6］。

水稻从种子发芽到成熟都可以进行抗旱性的评价，所涉及到的指标也很多［7～13］。进行水稻干旱胁迫方面的研究时，常用水稻株高、干物质积累量等形态指标和游离脯氨酸含量、叶绿素含量等生理指标作为评价水稻抗旱能力的参考指标。张慈茹等［14］研究表明，水分胁迫时，游离脯氨酸含量与植株的抗旱能力呈正相关，即干旱胁迫下植株的游离脯氨酸含量积累越多表明植株抗旱能力越强。而董建力等［15］在研究干旱胁迫对小麦叶叶绿素含量与植株的抗旱性关系时表明，旱地品种叶绿素含量较低，水地品种叶绿素含量较高，说明抗旱能力强的品种叶绿素含量低，叶绿素含量与抗旱性呈负相关。干旱胁迫处理下植株的株高、干物质积累比正常条件下生长的植株要低，株高胁迫指数与干物质胁迫指数与抗旱性呈正相关［7，8］。湖南季节性干旱发生严重，易致水稻受灾减产。筛选抗旱能力强的品种对旱作条件下水稻的生长发育、产量及水分利用率等方面有一定作用，可为湖南省水稻节水抗旱栽培提供实践依据，以稳定和提高水稻产量。

1　材料与方法

1.1材料

供试品种为生育期相近、生产上大面积推广的8个晚稻品种，分别为T优207、深优9586、岳优9113、岳优6135、丰源优299、丰源优272、湘丰优9号、湘丰优103。

1.2试验设计

2012年6～10月在湖南农业大学水稻试验基地搭建遮雨棚，采用盆栽培土试验进行研究。所取土壤为稻田土，粉碎、过筛、混匀，每盆装土7 kg，每盆土与尿素2.4 g、过磷酸钙4 g、氯化钾1 g混合均匀，装入盆内。每盆栽3穴，杂交稻每穴2苗，常规稻每穴4苗。6月20日播种，7月18日移栽。将盆置于遮雨棚内，无雨天揭开防雨薄膜。除分蘖期由于个体较小外，控水结束时土壤水层控制在1 cm左右，其他时期控水结束时土壤水层控制在1.5～3 cm之间。

8个品种分别设置T1、T2、T3、T4、T5、T6、CK等7个处理，每个处理3盆。各处理设置情况见表1。

表1　晚稻不同时期水分胁迫处理

1.3观测指标及方法

整个试验过程在每次干旱处理结束后取样，每次选7株有代表性稻株，测定株高、干物质重等形态指标。游离脯氨酸的测定会破坏稻株，整个生育期只测3次。株高和叶绿素SPAD值的测定对稻株正常生长没有影响，全生育期共测7次。（1）土壤含水量用负压式土壤水势测定仪测定，探头插入土壤的深度为5～10 cm，每天9∶00～9∶30读记当日盆钵土壤水势值。（2）干物重测量方法是在水稻收获短时间内，105℃杀青30 min经80℃烘干至恒重后称量。（3）在水稻分蘖盛期和孕穗期统一取最长的叶片剪碎，用茚三酮法测定叶片游离脯氨酸含量。（4）叶绿素含量用便携式SPAD-502叶绿素仪测定，从水稻分蘖盛期开始，每个处理选择长势基本一致的3株水稻标记从上往下数第2、4（或3）全展叶（旗叶全展后增加旗叶），每隔7 d在8:00～18:00测量叶片SPAD值。

1.4 数据处理

抗旱性评价计算方法用隶属函数法［16］，其计算方法如下:

（1）分别对所测定的抗旱指标用下式求出每个品种各指标的具体隶属值:

X（μ）=（X-Xmin）／（Xmax-Xmin）

式中:X为各品种的某一指标测定值，Xmax为所用品种中某一指标测定值内的最大值，Xmin为该指标中最小值。

（2）如某一指标与抗旱性为负相关，可用反隶属函数计算其抗旱隶属函数值:

X（μ）反=1-［（X-Xmin）／（Xmax-Xmin）］

（3）把每个品种不同处理的各指标的具体抗旱隶属值进行累加，并求取平均数。平均数越大，抗旱性越强。

利用Excel 2003和DPS数据处理系统软件进行数据整理，多重比较采用Duncan新复极差法（LSR法）。

干物质胁迫指数（%）=胁迫干物重／对照干物重×100%；

株高胁迫指数（%）=胁迫株高／对照株高× 100%；

胁迫敏感指数（%）=（常规灌溉叶绿素含量-旱管叶绿素含量）／常规灌溉的叶绿素含量×100%。

2　结果与分析

2.1不同干旱胁迫处理对品种抗旱性的影响

2.1.1对品种干物质胁迫指数的影响

由表2可知，丰源优299的平均干物质胁迫指数显著低于其他7个品种，其他7个品种的干物质胁迫指数差异不显著。分蘖期凋萎处理，岳优9113干物质胁迫指数最大，深优9586和丰源优299最小；分蘖盛期干旱处理中，丰源优272干物质胁迫指数最大，而深优9586、丰源优299和T优207干物质胁迫指数较小；孕穗期受旱处理中，以岳优6135干物质胁迫指数最大，深优9586和丰源优299较小；孕穗期凋萎处理中，品种干物质胁迫指数增大，其中岳优9113、湘丰优9号、T优207数值较大，而丰源优299和岳优6135较小；穗分化期凋萎处理中，干物质胁迫指数增大，以深优9586和岳优9113的干物质胁迫指数最大，丰源优299最小；而旱管灌溉处理下干物质胁迫指数最大的是湘丰优9号，其次是丰源优272、深优9586、湘丰优103，而丰源优299、T优207较小。综合6种干旱情况下干物质胁迫指数的整体表现，可知抗旱力最弱的品种是丰源优299。

表2　各品种干物质胁迫指数比较

2.1.2对品种株高胁迫指数的影响

从表3可知，T优207的平均株高胁迫指数显著低于岳优9113、丰源优272、湘丰优9号、湘丰优103；丰源优272的平均株高胁迫指数显著高于深优9586、T优207；岳优9113、湘丰优103、湘丰优9号、丰源优299、岳优6135等品种之间的平均株高胁迫指数没有显著性差异。由株高胁迫指数与抗旱性的正相关关系可知，丰源优272抗旱能力最强，在干旱时对水稻生长发育的影响最小；而T优207、深优9586的抗旱性较弱。

表3　各品种株高胁迫指数比较

2.1.3对品种敏感胁迫指数的影响

干旱胁迫条件下，水稻的叶片伸展会受到影响，进而降低光合作用，破坏叶绿体结构，导致叶绿素含量降低。由于不同品种的抗旱能力不同，同一程度的干旱胁迫叶绿素含量也不相同，用叶绿素含量来反映干旱胁迫对水稻的生长发育情况是不全面的，故采用胁迫敏感指数这一指标来反映不同形式水分胁迫处理下各供试品种的生长发育情况是适宜的。由表4可知，湘丰优9号、湘丰优103、T优207的平均敏感胁迫指数均显著高于其他5个品种的平均敏感胁迫指数。

根据抗旱性品种与叶绿素含量呈负相关关系，岳优9113、丰源优299、丰源优272在综合敏感胁迫指数上表现优异，即水分胁迫对其生长发育的影响较小，具有较好的抗旱性，而湘丰优9号和湘丰优103在8个供试品种中相对来说是抗旱能力较差的品种。

表4　各品种敏感胁迫指数

2.1.4对品种游离脯氨酸含量的影响

干旱对植物的主要影响是脱水。干旱胁迫下，植物体内大量积累脯氨酸，水分胁迫时植株内游离脯氨酸含量与抗旱能力呈正相关关系。由表5可知，在选取的8个晚稻品种中，游离脯氨酸含量没有显著性差异。

2.2不同品种抗旱能力的综合评价

逐一比较各个生育期干旱胁迫下一系列生理生化指标能部分反映晚稻的生长情况以及晚稻抗旱能力的强弱。多重比较结果表明（表6），旱管灌溉（保持土壤水势在-10～-30 kPa）的平均株高胁迫指数显著低于其他干旱胁迫处理；旱管灌溉和分蘖盛期受旱处理的平均游离脯氨酸含量显著低于孕穗期凋萎处理；干旱胁迫敏感指数的均值在晚稻不同时期不同水分胁迫处理下差异不明显；旱管灌溉的平均干物质胁迫指数显著低于其他不同时期干旱胁迫处理的平均干物质胁迫指数。综合以上可知，旱管灌溉是水稻不同时期水分胁迫处理中最容易反映出水稻品种抗旱性的一种处理措施。

表5　各品种不同处理的游离脯氨酸含量（μg／g）

表6　干旱胁迫处理下的各抗旱指标比较

不同品种多指标多重比较结果表明（表7），丰源优272与T优207在株高胁迫指数上差异显著，均值极差达到0.10；8个品种在游离脯氨酸含量均值上没有显著性差异；湘丰优103和湘丰优9号在平均敏感胁迫指数上显著高于丰源优272、丰源优299、岳优9113，岳优9113在平均敏感胁迫指数上显著低于其他7个品种，与湘丰优9号的均值差达到0.06；丰源优299与其他7个品种的干物质胁迫指数达到显著差异，与湘丰优9号的干物质胁迫指数均值差达到0.33。

表7　不同时期干旱胁迫处理下各品种的抗旱指标比较

隶属函数分析提供了一条在多指标测定的基础上对材料进行综合评价的方法，将它应用于抗旱品种的选择，更具科学性和可靠性。本次试验将晚稻不同时期水分胁迫处理和不同抗旱性指标数值进行函数隶属值计算，得到指标各隶属值（表8）。由表8可看出，不同处理与不同抗旱性指标有不同的抗旱隶属值，其中在分蘖盛期受旱处理时，株高胁迫指数的抗旱隶属值最大为0.69，其次是穗分化期凋萎处理的干物质胁迫指数，抗旱隶属值为0.67，穗分化期凋萎处理的品种敏感胁迫指数的抗旱隶属值最小为0.33。

表8　各处理抗旱性指标的隶属值

在本次试验中，每个品种的不同处理测量了其株高胁迫指数、游离脯氨酸含量、敏感胁迫指数、干物质胁迫指数等4个抗旱性指标，将品种间有显著性差异的株高胁迫指数、敏感胁迫指数、干物质胁迫指数等3个抗旱性指标的抗旱性指数分别与相对应的抗旱性指标隶属值相乘后进行累加即得到各品种的综合抗旱力（表9）。由表9可知，丰源优299的综合抗旱力显著低于其他7个品种，因此其抗旱能力相对最弱。可得出结论:湘丰优9号是选取的水稻品种中抗旱能力相对较强的品种，湘丰优103和丰源优272、岳优9113、T优207次之。抗旱能力一般的品种是岳优6135和深优9586。

表9　各品种综合抗旱性比较

3　结论与讨论

相同的晚稻品种在不同时期受到水分胁迫的影响不一样，相同晚稻品种在相同时期受到不同程度的水分胁迫的影响也不一样。在本次试验中，旱管灌溉是相同晚稻品种在相同时期受到的干旱胁迫处理程度中最容易反映出水稻品种抗旱能力的处理，其次是孕穗期受旱处理，因此评价一个晚稻品种的抗旱能力，对水稻进行水分胁迫处理时在孕穗期进行旱管灌溉会取得比较理想的效果。

水稻抗旱性鉴定指标较多而又没有一个统一的标准，常见的有抗旱系数、干物质胁迫指数、株高胁迫指数、生育期胁迫指数、综合抗旱指数和胁迫敏感指数以及有关激素水平等，这些指标均可以在一定程度上反映出水稻品种对干旱胁迫的忍耐能力或敏感程度。本试验选取的干物质胁迫指数、株高胁迫指数、胁迫敏感指数和叶片中游离脯氨酸含量4个指标中，除了游离脯氨酸这一指标在不同晚稻品种中差异性不显著之外，其他3个指标在品种间均有显著性差异，表明在进行水稻的抗旱性评价时可以选取干物质胁迫指数、株高胁迫指数、胁迫敏感指数作为研究指标。

有研究发现，水稻的抗旱性与抗旱基因有关，拥有抗旱基因的水稻品种能够让水稻的根扎得更深，从而提高土壤中水分的吸收利用率［17］。本研究结果表明，湘丰优9号是选取的水稻品种中抗旱能力相对较强的品种，湘丰优103、丰源优272、岳优9113和T优207次之。这几个晚稻品种很可能存在抗旱基因，可以作为进一步研究易发季节性干旱地区的水稻节水抗旱栽培技术的种质材料。

水稻的抗旱能力除了与基因有关，还与环境因素有关。前面已经提到，判断一个水稻品种是否具有比较强的抗旱性，可以从多个指标进行分析。各环境因素中的一些筛选出的抗旱指标性状不但有各自的单方面作用，而且具有多指标间的相互作用，而对这些指标的交互作用加以精确分析还有一定困难，因此今后在进行水稻节水抗旱栽培技术研究时，结合尽可能多的指标进行综合分析能在一定程度上提高抗旱鉴定的准确性，提高引种筛选抗旱品种的可靠性，尤其是在水分胁迫条件进行水稻品种的比较试验，是能够比较直观地由产量数据的变化得到品种间抗旱能力的差异比较。在本试验中，由于夏季温度高，盆栽水稻材料的土壤水分蒸发快，且对水稻材料不是全天的不间断生长监测，导致暂时性凋萎处理对水稻样品产生伤害，结出大量秕谷，于是在进行干物质重量测量时没有脱粒并考种，因此没有单独对产量指标进行分析。

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Drought Resistance Indexes of Different Late Rice Varieties

ZHONG Juan，FU Zhi-qiang*
（College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

To provide basis for the water-saving cultivation of double cropping late rice，eight late rice varietieswere selected and planted in the pot to investigate the effect of drought stress on the chlorophyll content，drymatter accumulation，plantheightand leaf proline content of different varieties in different stages.The results showed that the effect on chlorophyll content，dry matter accumulation，plant heightwere significantly different among varietieswith different drought stress in differentgrowth periods，while the effect ofwater stress on leaf proline contentwas not significant.Among these selected varieties，Xiangfengyou No.9 has the strongest drought resistant ability.Xiangfengyou No.103，Fengyuanyou No.272，Yueyou No.9113and TYou No.207followedit.Yueyou 6135andShenyou 9586had common ability to resist drought.Fengyuanyou 299 had the worst drought resist ability in all of these late rice varieties.In conclusion，Xiangfengyou 9 is the best selection for the areaswhere double cropping rice is easy to suffer from drought.

rice；drought stress；growth；drought resistance

S511.01

A

1001-5280（2015）06-0575-06

10.3969／j.issn.1001-5280.2015.06.01

2015-08-11

钟 娟（1991-），女，湖南醴陵人，硕士研究生，Email:1228310134＠qq.com。*通信作者:傅志强，博士，副教授，主要从事作物抗逆栽培生理生态及农作制度研究，Email:zqf_cis＠126.com。

国家科技支撑计划粮食丰产科技工程项目（2011BAD16B01，2012BAD04B10，2013BAD07B11）。